在一項合作研究中，來自倫敦帝國理工學院和謝菲爾德大學的研究人員分析了3D打印物體的晶格結構，并將其與金屬單晶的結構進行了比較。他們發現晶格遵循冶金學原理并幾乎完全復制金屬的單晶結構，其中3D打印晶格的節點與單晶原子相似，晶格支柱作為原子鍵。

在兩種結構中，原子平面或晶格情況下的節點都是對齊的。對于在極端溫度下具有抗變形能力的某些應用，例如噴氣發動機，這是非常好的。然而，這些材料確實有它們的缺點：當它們被推到它們的斷裂點時，它們會發生災難性的失敗。這是因為裂縫總是沿著阻力最小的路徑，并且在單晶材料中，它總是直線，因為它的節點是最弱點，節點都是對齊的。
       另一方面，多晶材料具有許多晶體，并且它們的原子平面是隨機排列的。通過在節點之間的各個方向上纏繞的最小阻力的路徑，這種材料中的裂縫將減慢。因此，如果3D打印物體的內部晶格可以在多晶結構之后建模，那么理論上這些物體應該更強。

 研究小組采用了多晶原子結構模型，對其進行了擴展，并創建了用于3D打印的介觀結構;他們稱這些格子為元晶。他們的實驗表明，具有多晶格子的3D打印物體比標準格子物體強七倍。對于重新排列某些幾何形狀而言，這是一個顯著的強度差異，但只有3D打印才能實現這一發現，因為從字面上看，沒有其他制造方法可以產生這些結構。
       謝菲爾德大學材料科學與工程系的Iain Todd教授解釋說，“這種材料開發方法對增材制造業具有深遠的影響。物理冶金與建筑超材料的融合將使工程師能夠創造具有所需強度和韌性的耐損傷建筑材料，同時還可以改善建筑材料對外部載荷的響應性能。

        倫敦帝國理工學院的Minh-Son Pham博士詳細闡述了將該工藝與多材料3D打印機相結合的潛力，“這種元晶方法可以與多材料3D打印的最新進展相結合，開辟了一個新的前沿研究開發新型先進材料，這種材料重量輕，機械強度高，有望推進未來的低碳技術。“